一种高岭土改性锌负极的制备方法及其应用与流程

2.2g改性高岭土，置于真空搅拌罐搅拌1-2h，得到浆料，使用四面涂布器将浆料涂在经过预处理的锌箔表面，浆料涂布厚度为80-120μm。
17.作为本发明一种优选的技术方案，所述树脂选自聚偏氟乙烯树脂、聚四氟乙烯树脂、聚酯树脂的一种或多种。
18.优选的，聚偏氟乙烯树脂在230℃，荷重2.16kg下的熔融指数为7-9g/10min。熔融指数可以反映物质的流动性。
19.申请人在实验中意外的发现，通过使用特定熔融指数的树脂不仅有利于缩短浆料的搅拌时间，从而降低实验过程的时间，而且能够改善涂布电极时涂布不均等涂布异常的问题，从而避免电极性能受到影响。申请人猜测，这可能是由于，高岭土的主要成分为sio2和al2o3，其具有特殊的多孔结构，特定粘度的树脂分子则可以插入sio2的空穴中，改善体系的流动性，从而使各物质的相容性提高，因此使所得的浆料的稳定性提高，从而避免发生涂布异常的问题，使涂布层更加平整光滑，并且最终得到的改性锌负极的亮度也有所提高。
20.作为本发明一种优选的技术方案，所述n-杂环化合物选自n-甲基吡咯烷酮、吡啶、n-乙基吡咯烷酮的一种或多种。
21.优选的，所述步骤(3)中烘干的温度为110-130℃，烘干时使用真空干燥箱，抽真空至0.1mpa。
22.本发明第二个方面提供了一种高岭土改性锌负极的制备方法的应用，所述高岭土改性锌负极的制备方法应用于二次电池领域。
23.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
24.(1)使用粒径300-350目的高岭土进行改性，配合本体系的树脂和n-甲基吡咯烷酮协同作用，有利于浆料混合的更加均匀，减少涂覆锌箔电极时候会有颗粒物产生的问题。
25.(2)控制涂膜厚度，有利于形成的膜的完整性和平滑性，从而得到的高岭土改性锌负极在用于二次电池时，电子传输效率更高。
26.(3)通过使用特定熔融指数的树脂不仅有利于缩短浆料的搅拌时间，从而降低实验过程的时间，而且能够改善涂布电极时涂布不均等涂布异常的问题，从而避免电极性能受到影响。
27.(4)本发明所用到的原料均有着特定的加入量，浆料在锌箔表面成膜后，膜的柔韧性和拉伸性以及压实密度提高，进一步提升了锌离子电池的贮存性能、库伦效率以及循环寿命。
28.(5)本发明提供的制备方法，整个制作工艺较为简单方便，大大缩短了改性锌负极的加工时间，有利于工业生产，降低成本，减少人力物力的耗费，此外，锌负极的高温稳定性和低温稳定性均有所提高。
具体实施方式
29.实施例
30.实施例中组合物的制备原料均为市售，其中锌箔购自儒善缘厨房卫浴旗舰店，尺寸为0.08mm
×
100mm
×
1m，n-甲基吡咯烷酮的cas号为872-50-4。
31.实施例1
32.本例提供一种高岭土改性锌负极的制备方法，方法如下：(1)改性高岭土的制备；
(2)锌箔预处理；(3)改性锌负极的制备。
33.步骤(1)具体为52g高岭土加入110ml去离子水，电动搅拌仪搅拌，加入21g无机盐，超声20min后，磁力搅拌器搅拌，过滤，70℃烘干6h，得到改性高岭土。高岭土购自博瑞，粒径800目。
34.电动搅拌仪的转速为300rpm，搅拌时间15min；磁力搅拌器的转速为800rpm，搅拌时间5.5h。
35.无机盐为氯化锌。
36.步骤(2)具体为将锌箔裁剪为直径13mm的圆片，对圆片表面进行打磨，浸泡在100ml乙醇中，超声15分钟，取出，置于60℃干燥3.5h，取出。
37.步骤(3)包括涂覆和烘干。
38.涂覆具体为2.2g树脂溶解于22mln-杂环化合物中，加入1.9g改性高岭土，置于真空搅拌罐搅拌2h，得到浆料，使用四面涂布器将浆料涂在经过预处理的锌箔表面，浆料涂布厚度为100μm。
39.树脂为聚偏氟乙烯树脂，n-杂环化合物为n-甲基吡咯烷酮。
40.聚偏氟乙烯树脂购自美国3m，牌号为11008，在230℃，荷重2.16kg下熔融指数为8g/10min。
41.步骤(3)中烘干的温度为120℃，烘干时使用真空干燥箱，抽真空至0.1mpa。
42.实施例2
43.本例提供一种高岭土改性锌负极的制备方法，方法如下：(1)改性高岭土的制备；(2)锌箔预处理；(3)改性锌负极的制备。
44.步骤(1)具体为50g高岭土加入100ml去离子水，电动搅拌仪搅拌，加入20g无机盐，超声20min后，磁力搅拌器搅拌，过滤，70℃烘干6h，得到改性高岭土。高岭土购自宏润，粒径325目。
45.电动搅拌仪的转速为400rpm，搅拌时间15min；磁力搅拌器的转速为800rpm，搅拌时间5h。
46.无机盐为氯化锌。
47.步骤(2)具体为将锌箔裁剪为直径13mm的圆片，对圆片表面进行打磨，浸泡在100ml乙醇中，超声15分钟，取出，置于60℃干燥3.5h，取出。
48.步骤(3)包括涂覆和烘干。
49.涂覆具体为2g树脂溶解于20mln-杂环化合物中，加入1.8g改性高岭土，置于真空搅拌罐搅拌1.5h，得到浆料，使用四面涂布器将浆料涂在经过预处理的锌箔表面，浆料涂布厚度为100μm。
50.树脂为聚偏氟乙烯树脂，n-杂环化合物为n-甲基吡咯烷酮。
51.聚偏氟乙烯树脂购自美国3m，牌号为11008，在230℃，荷重2.16kg下熔融指数为8g/10min。
52.步骤(3)中烘干的温度为120℃，烘干时使用真空干燥箱，抽真空至0.1mpa。
53.实施例3
54.本例提供一种高岭土改性锌负极的制备方法，与实施例2不同的是，涂覆具体为2.5g树脂溶解于25mln-杂环化合物中，加入2.1g改性高岭土，置于真空搅拌罐搅拌2h，得到
浆料，使用四面涂布器将浆料涂在经过预处理的锌箔表面，浆料涂布厚度为100μm。
55.实施例4
56.本例提供一种高岭土改性锌负极的制备方法，与实施例2不同的是，涂覆具体为1.3-2.7g树脂溶解于15-30mln-杂环化合物中，加入1.5-2.2g改性高岭土，置于真空搅拌罐搅拌1-2h，得到浆料，使用四面涂布器将浆料涂在经过预处理的锌箔表面，浆料涂布厚度为100μm。
57.树脂为聚偏氟乙烯树脂，聚偏氟乙烯树脂购自法国akema，牌号为kynar lbg，在230℃，荷重2.16kg下熔融指数为5.696g/10min。
58.实施例5
59.本例提供一种高岭土改性锌负极的制备方法，与实施例2不同的是，涂覆具体为1.8g树脂溶解于19mln-杂环化合物中，加入1.8g改性高岭土，置于真空搅拌罐搅拌1.5h，得到浆料，使用四面涂布器将浆料涂在经过预处理的锌箔表面，浆料涂布厚度为50μm。
60.性能测试：
61.1、电化学性能测试：分别将实施例1-5得到的高岭土改性锌负极作为工作电极，另取一直径15mm的圆形zn箔为参比电极和对电极，电解液为40wt％氯化铵水溶液定制电池，用电化学工作站进行测试，i
0.9v
/ma是-0.9v电位下的电流，i
1.6v
/ma是-1.6v电位下的电流，qa和qk分别是该循环下的阳极和阴极反应电量，观察20，60和100次循环后其数据和循环前比是否下降，循环后数据的变化在3％以内视为未下降，否则视为下降，结果如表1：
62.表1
63.[0064][0065]
由此可知，实施例2得到的高岭土改性锌负极借助高岭土组成的多孔框架抑制zn枝晶生长，交换zn离子，促进锌沉积和嵌入，具有良好的循环效率和库伦效率。

技术特征：
1.一种高岭土改性锌负极的制备方法，其特征在于，方法如下：(1)改性高岭土的制备；(2)锌箔预处理；(3)改性锌负极的制备。2.根据权利要求1所述的高岭土改性锌负极的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为高岭土加入去离子水，电动搅拌仪搅拌，加入无机盐，超声后，磁力搅拌器搅拌，过滤，烘干，得到改性高岭土。3.根据权利要求2所述的高岭土改性锌负极的制备方法，其特征在于，所述电动搅拌仪的转速为200-500rpm，搅拌时间15-25min。4.根据权利要求2所述的高岭土改性锌负极的制备方法，其特征在于，所述磁力搅拌器的转速为700-1200rpm，搅拌时间5-6h。5.根据权利要求2所述的高岭土改性锌负极的制备方法，其特征在于，所述无机盐选自氯化锌、硫酸锌、氯化锰的一种或多种。6.根据权利要求1-5任一项所述的高岭土改性锌负极的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)包括涂覆和烘干。7.根据权利要求6所述的高岭土改性锌负极的制备方法，其特征在于，所述涂覆具体为树脂溶解于n-杂环化合物中，加入改性高岭土，搅拌，得到浆料，使用四面涂布器将浆料涂在经过预处理的锌箔表面。8.根据权利要求7所述的高岭土改性锌负极的制备方法，其特征在于，所述树脂选自聚偏氟乙烯树脂、聚四氟乙烯树脂、聚酯树脂的一种或多种。9.根据权利要求8所述的高岭土改性锌负极的制备方法，其特征在于，所述n-杂环化合物选自n-甲基吡咯烷酮、吡啶、n-乙基吡咯烷酮的一种或多种。10.一种根据权利要求1所述的高岭土改性锌负极的制备方法的应用，其特征在于，所述高岭土改性锌负极的制备方法应用于二次电池领域。

技术总结
本发明涉及H01M10，更具体地，本发明涉及一种高岭土改性锌负极的制备方法及其应用。方法如下：(1)改性高岭土的制备；(2)锌箔预处理；(3)改性锌负极的制备。使用粒径300-350目的高岭土进行改性，配合本体系的树脂和N-甲基吡咯烷酮协同作用，有利于浆料混合的更加均匀，减少涂覆锌箔电极时候会有颗粒物产生的问题。通过使用特定熔融指数的树脂不仅有利于缩短浆料的搅拌时间，从而降低实验过程的时间，而且能够改善涂布电极时涂布不均等涂布异常的问题，从而避免电极性能受到影响。本发明所用到的原料均有着特定的加入量，浆料在锌箔表面成膜后，膜的柔韧性和拉伸性以及压实密度提高，进一步提升了锌离子电池的贮存性能、库伦效率以及循环寿命。以及循环寿命。


技术研发人员：李政文 李思睿 王瀚民 黎少伟
受保护的技术使用者：广州倬粤新材料科技研究有限公司
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/9/20